以間甲基苯腈和鹽酸羥胺為原料,在催化劑作用下,通過微波和超聲波破碎儀的共同作用,合成間甲基苯脒肟。基于間甲基苯脒肟的產率為評價指標,進行了L9 (33)的正交試驗,考察了催化劑的種類、微波功率、反應時間三個因素。結果表明:催化劑種類對反應影響*大,反應時間次之,而微波功率則影響*
小。在不考慮反應物配比和超聲波破碎儀強度的情況下,采用芐基三乙基氯化銨作催化劑,微波功率400 W以 及反應時間20分鐘為*優的反應條件。
苯脒肟又稱芐胺肟、苯甲酰胺肟,是制備脒類化合物的必要中間體,而脒類化合物在農藥、醫藥以及化工行業上都具有很廣泛的用途。目前,脒類化合物通常采用 pinner 法制備,另一種方式采用取代苯甲腈類化合物在甲醇的酸性介質中發生醇解反應,再通過中和、氨化得到取代苯甲脒鹽酸鹽類化合物,但本法需要用到較大量的氯化氫氣體和氨氣,對實驗室的要求較高,操作較為復雜難行。對于無取代基(R=H)的芳環結構,或者芳環的對位有吸電子取代基時,該合成路線將會得到較高的產率。然而,當芳環的對位或間位有推電子取代基時,產率將會極大降低,甚至反應無法進行。本文合成的目標化合物是間位取代的甲基,屬推電子取代基,按照常規的合成方法,產率較低。為此,間甲基苯脒肟合成路線與常的一項**苯甲脒合成方法的基礎上,采用了微波和超聲波破碎儀同時進行了合成方法優化,獲得較高的產率。即通過間甲基苯腈在堿性水溶液中與鹽酸氫胺在催化劑的作用下,在微波和超聲波破碎儀的共同作用下發生反應,得到目標化合物間甲基苯脒肟。為了優化合成反應條件,本文通過 L9 (33 )正交試驗,優選得到*優的合成方法。
間甲基苯脒肟的常規合成方法
稱取 15 g (0.14 mol)無水碳酸鈉于 250 ml 的異形三口瓶中,加入 150 ml 蒸餾水,室溫下攪拌至完全溶解。按順序加入 12 g 間甲基苯腈(0.10 mol),5 g 鹽酸羥胺(0.07
mol),0.4 g 的芐基三乙基氯化銨(催化 劑),加熱至回流 5 h。取樣薄層分析,與原料點對照,發現僅少量新物質生成,絕大多數仍為原料。間甲基苯脒肟的微波合成方法在上述常規合成實驗基礎上,采用微波輻射催化法。設置微波功率 600 W,以功率限定方式,輻射 15 min。取樣,薄層分析,與原料點對照,發現新物質生成大約有 2/3,原料大約 1/3。 3.3. 間甲基苯脒肟的超聲波破碎儀合成方法在上述常規合成實驗基礎上,采用超聲波破碎儀取樣,薄層分析,與原料點對照,發現新物質生成大約有 1/2,原料大約 1/2。
在上述常規合成實驗基礎上,采用微波超聲波破碎儀聯合合成法, 微波輻射加熱至回流 20 min。取樣,薄層分析,與原料點對照,基本上全部生成新物質,原料已無發現。
然后,將反應液冷卻至 5℃,在冰水浴的條件下向其滴加濃鹽酸調節 pH = 6。然后于旋轉蒸發儀中減壓旋蒸,殘留物放冷后加入適量無水乙醇轉移至燒杯中,室溫放置 5 h,減壓抽濾,濾餅用 50 ml 的無水乙醇洗滌 2 次,合并濾液,并減壓旋蒸,用甲基叔丁基醚和無水乙醇進行重結晶。析出白色晶體,過 濾后真空干燥,獲得 13 g 產品,產率:87%。
通過微波與超聲波破碎儀組合作用于合成間甲基苯脒肟的反應體系,能夠提高反應效率。本文以催化劑種類、微波功率和反應時間作為考察因素,設計了 L9 (33 )正交試驗,結果表明:在不考慮反應物配比和超聲波的情況下,采用芐基三乙基氯化銨作催化劑,微波功率 400 W 以及 20 分鐘反應時間為*優 的反應條件。 正交試驗設計所得到的間甲基苯脒肟的合成方法,具有操作簡便,穩定可行,可為進一步合成間甲基苯甲脒鹽酸鹽提供參考。
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